浅析混凝土路面承载力

浅析混凝土路面的承载力

水泥混凝土（素混凝土）路面是山东地区加油站选用的主要硬化地面形式之一，由于公司部分加油站临近煤矿区或物流区，且车辆超载运输现象也较为普遍和严重，因此很多路面在使用初期就发生了严重的结构损坏，路面的使用寿命大大缩短，严重影响了加油站的经营销售、通行能力、行车安全和投资效益。因此，为解决大载重车辆地区的混凝土地面易破损问题，需要在施工开展前分析此地段的极限车辆荷载与混凝土地面的设计方法。

本文主要从混凝土地面承载力的主要影响因素入手，重点分析各因素对地面造成破坏的原因并根据破坏原因进行简单的数据测算，最后针对各破坏因素的极限值进行承载力比对，确定固定厚度的混凝土路面的极限承载力。

目的是简单清晰的确定混凝土的竖向承载力与混凝土厚度的比

例关系。

混凝土地面承载力主要有四个影响因素，分别为：基础承载力，混凝土标号，混凝土厚度，及设计形式。

基础承载力（计算目标值）：由于重点分析混凝土路面的承载力情况，且设计院设计的三元结构（15CM黄土垫层、15CM砂石垫层）一般情况下符合基础要求，因此计算中的基础一律按无限宽（刚性）基础进行考虑（根据厚度进行求解）。

混凝土标号：混凝土中的标号与刚度是成正比的即标号越大，混凝土的刚度越大，因此路面选择过低标号的混凝土会导致整体路面的

网裂，而选择过高标号的混凝土会导致整体路面的刚度过大，呈现脆性即易整体开裂，因此标号的正确选择也是混凝土路面能否长期保持良好情况的重要因素，所以本文中的混凝土标号一律选用设计院设计的C30标号。

混凝土厚度（一般为18CM-30CM）：根据公式分别代入25CM、28CM、30 C M。以25CM厚的C30混凝土为例，C30轴心抗压是20.1Mpa=20.1N/mm2=20.1×1000000N/m2，相当于20.1×100000千克（五个零，除以10，重力加速度），也就是20.1×100吨，2010吨，即2010吨/m2，因为是25CM厚混凝土，所以需要乘以0.25，因此推算每立方米的，25CM厚的C30混凝土的设计抗压能力约为502.5吨/m3。（初略计算，C30，厚25cm，最大只能承受63.245吨）设计形式：由于上述影响因素均对混凝土的抗压进行考虑（即垂直地面方向），因此均按设计院提供的素混凝土方案，未进行配筋处理。

根据上述分析可以看出，素混凝土路面的抗压承载力主要取决于混凝土厚度，因此需要根据已知厚度可以通过公式计算出极限承载力。

Fcd=0.7·βh·Ftd·Um·H

Fcd——混凝土最大集中返力；

βh——对于厚度小于300mm时，取1；

Ftd——轴心抗拉应力（C30取1.39mpa）；

Um——高度换算比=2·（a+b）+4H，a=20cm,b=60cm（a,b分别

为轮迹宽、长）;

H ——厚度。

带入数值即对应关系：

C30混凝土25CM 极限车辆承载力：63.245吨；

C30混凝土28CM 极限车辆承载力：74.104吨；

C30混凝土30CM 极限车辆承载力：81.732吨。

以上计算式只能计算出素混凝土路面在垂直方向上的极限承载力，但实际路面在对大车进行承重的过程中不仅仅垂直方向收到力的作用，水平方向也存在相当大的剪力，尤其是在汽车刹车与启动频繁地段的剪力，因此为了避免混凝土在横向上被拉碎，对于大荷载的地区或车辆频繁的地区需要考虑进行配筋处理，一般情况均为距离混凝土上表面4-5CM（保护层厚度）进行钢筋配制。

因此若需在混凝土地面中增设钢筋，钢筋配比的设计须由设计院根据汽车的极限荷载进行相关计算，并考虑实际造价问题出具切实可行的配比方案。

在现实中，除了以上因素对混凝土有很大影响外，还需要注意施工中的保养，一定要待混凝土达到龄期后才可以进行承重，否则过早的承重会导致整体结构提前破坏，造成后期检修的不良影响。

养生方式：混凝土板制作完毕后应立即养生，并喷洒养生剂及保湿覆盖的方式养生。在雨季或养生用水充足的情况下，也可采用覆盖砂、旧麻袋、草袋、草帘、稻草等洒水湿养生方式。不宜使用围水养生方式。昼夜温差大的地区，路面摊铺后3d内宜采取覆盖保温措

施防止发生裂缝和断板。

养生时间应根据混凝土弯拉强度增长情况而定，当大于等于设计弯拉强度的80％时，可停止养生。一般养生天数宜为14~21d，不应少于14d。掺粉煤灰的水泥混凝土路面，最短养生时间不宜少于28d。养生期保护，混凝土板在养生期间和填缝前，严禁人、畜、车辆通行，在达到设计强度40％，撤除养生覆盖物后，行人方可通行。在确需行人、车辆横穿平面道口时，在路面养生期间，应搭建临时便桥。

以上就是对影响混凝土承载力的主要因素进行的分析，通过确定部分计算量，最终得出混凝土路面的极限承载力，由此可以作为前期进行混凝土方案的设计依据，尽量在设计阶段规避混凝土路面不符合现实承载力的弊端，尽可能规避由于考虑不足而导致后期的反复维修与停业整顿。

不过以上的计算均为粗略考虑，部分数据为已拟定的固定数据，且本计算式中考虑因素较为单一，因此所算数值仅能起到参考作用，更为精确的数值需要与设计院进行对接，确定最终方案。

投资建设部

孙赫男

2012年3月26日